Полупроводниковый ключ Советский патент 1983 года по МПК H03K17/60 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве силового ключа в преобразовательных устройствах различного назначе ния. Известен полупроводниковый ключ, содержащий силовой и вспомогательный транзисторы, два диода, два резистора входную и выходную клеммы jQ . Недостатком известного ключа SIBJI ется низкое &1стродействие и болыиие потери мдшностк в токоограничивающем элементе/ Известен также полупроводниковый ключ, содержащий силовой транзисгор, коллект Ф подключен к выходной клемме и первому выводу первого диода, эмиттер - к общей шине, база к эмиттеру вспомогательного тр е«аисто ра, база и коллектор которосо Соединен с первыми выводами первого и второго резжлхзров соответственно, второй диод и входную клемму 2 . Однако такой ключ характеризуется низкой .надежностью, обусловленной отсутствием защиты от токовых , .. Цель изобретения - повышение надеж ности. Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковый ключ, содержа щий силовой транзистор, коллектор кото рого подключен к выходной клемме и первому выводу первого диода, эмиттер к общей шине, база - эмиттеру вспомогательного транзистора, база и коллектор которого соединены с первыми выводами первого и второго резисторов соответственно, второй диод и входную клемму, введены дополнительный тра эистор обратной проводимости по отнош& кию к силовому и вспомогательному транзисторам, источник напряжения, третий и четвертый резисторы, при этом коллектор дополнительного транзистора соединен с втсфым выводом первого резистора, эмиттер - с вторым .вьшодом второго. резистора и одной из кле1им источника напряжения, другая клемма которого подключена к обшей щине, дополнительного транзистора через третий резистор подключена к входной клемме и через четвертый резистор к выводу первого циода и через второй диод - к базе вспомогательного транзист а. На чертеже представлена электричео кая схема полупроводникового ключа. Ключ содержит силовой транзистор 1, коллектор которого подключен к выхо/v ной клемме 2 и катоду диода 3, эмигтер - к общей шине 4, базе - к эмит тер у вспомогательного транзис гора 5, база и коллектор которого соединень{ с первыми выводами первого 6 и второго 7 резисторов соответственно, второй диод 8 и входную клемму 9. Ключ содержит также дсяолнительный транзистор 1О, источник напряжения, плюсовая клемма 11 которого соединена с эмиттером транзистора 1О и с вторым выводом второго резистора 7, а минуь. совая клемма соединена с общей шиной 4, третий 12 и четвертый 13 резисторы. База транзистора 10 через третий резиогор 12 соединена с входной клеммой 9 и через четвертый резистор 13 - с анодом первого диода 3 и катодом второго диода 8, анод которого соединен с базой вспомогательного транзистс а 5, коллектор транзистора Ю соединен с выводом первого резистора 6. Все переходы баз&-эмиттер транзис-/ торов зашунтированы резисторами без позиционных обозначений. Полупроводниковый ключ работает следующим образом. При отсутствии сигнала на входной клемме 9 все транзисторы заперты, ключ разомкнут. При подаче короткого импульса отрицательной полярности на входную клемму 9 через четвертый резистор 12 открывается дополнительный транзист Ю и затем вспомогательный транзистор 5 и начинает протекать ток по цепи клемма 11 - эмиттер - коллектор дополнительного транзистора 10 - первый резистор 6 - переходы базее-эмиттер вспомогательного транзистора 5 - переход база-эмиттер силового транзистора 1 - общая шина 4. Это. приводит к отпиранию силового транзистора 1 по цепи клемма 11 - второй резистор 7 - коллектор - эмиттер вспомогательного транзистора 5 - переход база-эмиттер силового транзистора 1 - общая шина 4. По окончании процесса включения силового транзистора 1 входной сигнал может закончиться. В этом случае отврытое состояние дополнительного транзистора 10 поддерживает ся током, протекающим по цепи клем ма 11 - переход база-эмиттер дополн тельного транзистора 1О - четвертьгй резистор 13 - первый диод 3 - коллектор эмиттер силового транзистора 1 - общая шина 4. Ключ замкнут. Силовой транзиотор 1 находится в открытом состоянии, причем напряжение на его переходе база-коллектор определяется разностью падений напряжений на открытых диодах 3, 8 и двух переходах база-эмиттер вспомогательного транзистора 5. При обеопечении равенства этих напряженки открытый силовой транзистср 1 будет находиться на границе активной области и области насышения, что определяет высокое быстроаействие ключа.

При подаче на входную клемму 9 импульса положительной полярности; длительностью несколько большей емени выключения транзистсфов 1, 5 и 10, Закрывается сначала аоаоп тельный транзистор 1О, прерывается ток базы - -вспомогательного транзистора 5, которь1й закрывается, и затем закрывается силовой транзистор 1. Ключ разомкнут.

Если при включенном состоянии ключа возникнут токовые перегрузки или короткое замыкание нагрузки ключа, то увеличивается падение напряжения на силовом транзисторе 1. Первый диод 3 запирает ся, прерывается ток базы дополнительного транзистора 10, при этом последовательно и лавинообразно закрываются транзисторы 1О, 5 и 1.

Настройка порога срабатывания зашиты обеспечивается выбором номинала четвертого резистора 13, Резисторы, подключенные параллельно переходам бааа эмиттер транзисторов, служат для их .Пассивного запирания.

Предлагаемый полупроводниковый ключ характеризуется повышенной надежностью и, кроме того, снижает мощность источника сигнала за счет сниж ния длительности входных иьтульсов практически до величины, определяемой временем включения и выключения тран- зисторов, а также за счет использоватгя составного вспомогательного транзистора

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ КЛЮЧ, содержащий силовой транзистор, поллектор которого подключен к выходной клемме и первому выводу первого диода, эмиттер - к общей шине, база к эмиттеру вспомогательного транзистора, база и коллектор которого соединены с первыми выводами первого и второго резисторов соответственно, второй диод И входную клемму, отличаюш и и с я тем, что, с целью, повьпиения надежности, введены дополнительМ.1Й транзистор обратной проводимости по отношению к.силовому и вспомогатеш ному транзисторам, источник напряже- НИН, третий и четверть1й резисторы, при этом коллектор дополнительного транзистора соединен с вторым выводом первого резистора, эмиттер - с вторым вьшодом второго резистора и одной из клемм источника напряжения другая клемма которого подключена к обшей шине, база дополнительного транзистора через третий i резистор подключена к входной клемме и через четвертый резистор - к второму (Л выводу первого диода и через второй диод - к базе вспомогательного транзистора. ел м